碳布/钴酸镍/氧化镍柔性电极材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109148163A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201710455887.7(22)申请日2017.06.16(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人黄容姣欧阳煜郝青丽雷武夏锡锋(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人邹伟红朱显国(51)Int.Cl.H01G11/26(2013.01)H01G11/32(2013.01)H01G11/30(2013.01)H01G11/46(2013.01)H01G11/86(2013.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称碳布/钴酸镍/氧化镍柔性电极材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳布/钴酸镍/氧化镍柔性电极材料及其制备方法。其步骤为：将碳布用硝酸油浴处理；将尿素和十六烷基三甲基溴化铵依次加入到氯化镍和氯化钴的水溶液中，搅拌溶解，将处理过的碳布浸入到混合溶液中，最后水热反应一段时间后，将柔性电极洗涤、干燥后，放置马弗炉内煅烧，获得碳布/钴酸镍电极材料；接着，将其放入硝酸镍和过硫酸钾的水溶液中，往溶液中加入的氨水，反应一段时间后，取出复合材料负载的碳布洗涤、干燥、煅烧，获得所述的电极材料。该材料具有优异的电化学性能，在能源领域以及其它电子器件领域有着广阔的应用前景。CN109148163ACN109148163A权利要求书1/1页1.碳布/钴酸镍/氧化镍柔性电极材料，其特征在于，该电极材料具有三维的多层次结构，所述的钴酸镍呈针状结构生长在碳布上，所述的氧化镍呈纳米片状结构生长在钴酸镍上。2.如权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：碳布用浓硝酸油浴处理，水冲洗干净；第二步：配制氯化钴和氯化镍的混合溶液，将尿素和十六烷基三甲基溴化铵分别加入到该混合溶液中，搅拌溶解；第三步：将第一步得到的碳布浸入第二所述混合溶液，水热反应；第四步：洗涤后煅烧，获得碳布/钴酸镍材料；第五步：配制硝酸镍和过硫酸钾的混合溶液；第六步：将第四步制备的碳布/钴酸镍材料置于第五步所述溶液中浸泡，加入氨水，然后静置反应；第七步：取出、洗涤、煅烧，获得所述的三维多层次结构的碳布/钴酸镍/氧化镍纳米阵列电极材料。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第一步中，油浴反应温度为70-110℃，反应时间为10-14h。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第二步中，氯化钴和氯化镍的摩尔比为2:1，尿素与十六烷基三甲基溴化铵摩尔比为5:1~20:1，氯化钴与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1：1~2:1。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第三步中，水热反应温度为100-200℃，反应时间为3-12h。6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第四步中，煅烧温度为200-350℃，反应时间为1-4h。7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第五步中，硝酸镍的浓度为0.2-1.0mol/L，过硫酸钾的浓度为0.1-0.5mol/L。8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第六步中，碳布/钴酸镍材料的面积与第五步所述混合溶液的体积比为8：50cm2/mL；浸泡时间为5-30min；氨水与第五步所述的硝酸镍的摩尔比为75:25；静置反应时间为2-10min。9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第七步中，煅烧温度为200-350℃，煅烧反应时间为1-4h。2CN109148163A说明书1/4页碳布/钴酸镍/氧化镍柔性电极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于纳米材料和能源材料技术领域，具体是涉及一种三维多层次结构的碳布/钴酸镍/氧化镍柔性电极材料及其制备方法。背景技术[0002]随着化石燃料和不可再生资源的快速消耗，人们寻求可再生和清洁能源的需求不断增加并且十分迫切。能量存储是能量转换和输送链中的关键部件。常用的储能材料中有碳材料，金属氧化物和导电聚合物。尖晶石钴酸镍（NiCo2O4），由于它具有低成本，对环境污染少，以及丰富的自然资源等优点，可以作为成本可控的能量存储替代方案。同时，作为很有潜力的优异电极材料，氧化镍有个非常高的理论比电容（2584F/g），表面发生的快速法拉第氧化还原反应可以为电极材料提供大的电容。为了对可穿戴式电子设备供电，能量存储系统需要有一定的灵活性。柔性电极具有形状和尺寸的不固定性和对不同的工作条件有良好的适应性引起了了研究人员的广泛关注。碳布常作为柔性集流体，它具有重量轻，机械强度高，良好的电化学稳定性等优点。如今将金属氧化物与碳布结合，制备多层次纳米电极材料成为研究热点（WuX,HanZ,ZhengX,etal.Core-shellstructuredC